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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023140521
(43)【公開日】2023-10-05
(54)【発明の名称】液圧回転機械および液圧ポンプ
(51)【国際特許分類】
F04B 1/30 20200101AFI20230928BHJP
F04B 1/22 20060101ALI20230928BHJP
【ＦＩ】
F04B1/30
F04B1/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022046402
(22)【出願日】2022-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西田 信治
(72)【発明者】
【氏名】田中 英紀
【テーマコード（参考）】
3H070
【Ｆターム（参考）】
3H070BB04
3H070CC12
3H070CC33
3H070CC34
3H070CC35
3H070DD39
3H070DD58
3H070DD60
(57)【要約】
【課題】２つの目的のうちの１つでは、回転数計を用いることなく回転軸の回転数を検出することができる液圧回転機械を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る液圧回転機械１は、回転軸１１と、シリンダブロック４および斜板５を収容するケーシング２を含む。また、液圧回転機械１は、斜板５の角度を変更するサーボピストン７と、サーボピストン７を駆動する電動アクチュエータ８を含む。電動アクチュエータ８は、ねじ軸８４、ナット８３および電動モータ８６を含む。電動モータ８６の回転角度は回転角度センサ１６により検出され、電動モータ８６は制御装置１５によって制御される。制御装置１５は、回転角度センサ１６で検出される電動モータ８６の回転角度が所定値に保たれるように電動モータ８６へ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて回転軸１１の回転数を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】一実施形態に係る液圧回転機械１は、回転軸１１と、シリンダブロック４および斜板５を収容するケーシング２を含む。また、液圧回転機械１は、斜板５の角度を変更するサーボピストン７と、サーボピストン７を駆動する電動アクチュエータ８を含む。電動アクチュエータ８は、ねじ軸８４、ナット８３および電動モータ８６を含む。電動モータ８６の回転角度は回転角度センサ１６により検出され、電動モータ８６は制御装置１５によって制御される。制御装置１５は、回転角度センサ１６で検出される電動モータ８６の回転角度が所定値に保たれるように電動モータ８６へ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて回転軸１１の回転数を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、
前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、
前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、
前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、
前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて前記回転軸の回転数を算出する、液圧回転機械。
前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、
前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、
前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、
前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、
前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて前記回転軸の回転数を算出する、液圧回転機械。
【請求項2】
前記制御装置は、調整された電流の波形から、所定時間における電流の振動回数を求め、この振動回数を使用して前記回転軸の回転数を算出する、請求項１に記載の液圧回転機械。
【請求項3】
前記液圧回転機械は液圧ポンプであり、
前記ケーシングに収容され、前記シリンダブロックと摺動する、互いに反対向きの円弧状の第１ポートおよび第２ポートを含むバルブプレートをさらに備え、
前記ケーシングは、前記サーボピストンを前記斜板に向かって押圧するための補助圧力室と、前記第１ポートと連通する第１流路と、前記第２ポートと連通する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路のうちの圧力の高い方である吐出路から前記補助圧力室へ作動液を導入する導入路を含む、請求項１または２に記載の液圧回転機械。
前記ケーシングに収容され、前記シリンダブロックと摺動する、互いに反対向きの円弧状の第１ポートおよび第２ポートを含むバルブプレートをさらに備え、
前記ケーシングは、前記サーボピストンを前記斜板に向かって押圧するための補助圧力室と、前記第１ポートと連通する第１流路と、前記第２ポートと連通する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路のうちの圧力の高い方である吐出路から前記補助圧力室へ作動液を導入する導入路を含む、請求項１または２に記載の液圧回転機械。
【請求項4】
前記液圧回転機械は液圧ポンプであり、
前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、
前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、算出した回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定する、請求項１～３の何れか一項に記載の液圧回転機械。
前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、
前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、算出した回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定する、請求項１～３の何れか一項に記載の液圧回転機械。
【請求項5】
液圧ポンプであって、
回転軸と、
前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、
前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、
前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、
前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、
前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、
前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、
前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、前記回転軸の回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定する、液圧ポンプ。
回転軸と、
前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、
前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、
前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、
前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、
前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、
前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、
前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、前記回転軸の回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定する、液圧ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、液圧回転機械および液圧ポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、斜板式のアキシャルピストンポンプである液圧回転機械（液圧ポンプまたは液圧モータ）が知られている。このような液圧回転機械では、ケーシング内に、シリンダブロックおよび斜板が収容される（例えば、特許文献１参照）。シリンダブロックは、ケーシングの内部から外部まで延びる回転軸に固定される。
【0003】
シリンダブロックには複数のピストンが摺動可能に保持され、それらのピストンの頭部に取り付けられたシューが斜板と摺動する。斜板の角度は、サーボピストンによって変更される。特許文献２には、サーボピストンを電動アクチュエータで駆動する液圧回転機械が開示されている。特許文献２には、電動アクチュエータの具体例として、ボールねじ駆動機構が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平８－１００７５９号公報
【特許文献2】特表２０１１－５２２１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
サーボピストンの駆動方式としては、サーボピストンに作用する液圧を変更する方式もある。しかし、この場合には、サーボピストンの駆動が作動液の温度変化の影響を受けるおそれがある。これに対し、特許文献２の具体例のように、ボールねじ駆動機構（すなわち、ねじ軸、ナットおよび電動モータを含む電動アクチュエータ）を用いてサーボピストンを駆動すれば、そのような問題は生じない。
【0006】
ところで、液圧回転機械においては、回転数計を用いることなく回転軸の回転数を検出したいという要望がある。また、液圧回転機械が液圧ポンプである場合は、圧力計を用いることなく液圧ポンプの吐出圧力を検出したいという要望がある。
【0007】
そこで、本開示は、回転数計を用いることなく回転軸の回転数を検出することができる液圧回転機械を提供することを目的とする。また、本開示は、圧力計を用いることなく吐出圧力を検出することができる液圧ポンプを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は、一つの側面から、回転軸と、前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて前記回転軸の回転数を算出する、液圧回転機械を提供する。
【0009】
また、本開示は、別の側面から、液圧ポンプであって、回転軸と、前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、前記回転軸の回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定する、液圧ポンプを提供する。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、回転数計を用いることなく回転軸の回転数を検出することができる液圧回転機械が提供されるとともに、圧力計を用いることなく吐出圧力を検出することができる液圧ポンプが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態に係る液圧回転機械の断面図である。
【図2】電流の波形を示すグラフである。
【図3】制御装置に格納されるマップを説明するための図である。
【図4】変形例の液圧回転機械の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図１に、一実施形態に係る液圧回転機械１を示す。この液圧回転機械１は、ケーシング２と、ケーシング２の内部から外部まで延びる回転軸１１を含む。さらに、液圧回転機械１は、ケーシング２内に収容されたバルブプレート３、シリンダブロック４および斜板５を含む。
【0013】
以下、説明の便宜上、回転軸１１の軸方向を前後方向（ケーシング２の外部に位置する一端側を前方、他端側を後方）というとともに、回転軸１１の軸方向と直交する二方向を上下方向（図１の上側を上方、下側を下方）および左右方向という。
【0014】
ケーシング２は、後ろ向きに開口する容器状のケーシング本体２２と、ケーシング本体２２の開口を閉塞するバルブカバー２１を含む。ケーシング本体２２は、回転軸１１に貫通される前壁２３と、内部空間を取り囲む底壁２４、天井壁２５および一対の側壁を含む。ケーシング本体２２の前壁２３およびバルブカバー２１には、回転軸１１を回転可能に支持する軸受１２，１３がそれぞれ保持されている。
【0015】
バルブプレート３はバルブカバー２１の前面に取り付けられている。バルブプレート３には、互いに反対向きの円弧状の第１ポート３１および第２ポート３２が設けられている。図１では、第１ポート３１を下側の上死点（後述するピストン６１が最も後退する位置）、第２ポート３２を上側の下死点（ピストン６１が最も前進する位置）に描いているが、実際の第１ポート３１と第２ポート３２の位置は、左右方向（前記上死点と前記下死点との離間方向と直交する方向）において回転軸１１の両側である。
【0016】
本実施形態では、液圧回転機械１が一方向に回転する液圧ポンプである。このため、第１ポート３１が吸入ポート、第２ポート３２が吐出ポートである。すなわち、回転軸１１の回転方向において、吸入ポートである第１ポート３１は前記上死点の下流側であって前記下死点の上流側に位置し、吐出ポートである第２ポート３２は前記下死点の下流側であって前記上死点の上流側に位置する。
【0017】
バルブカバー２１には、第１ポート３１と連通する第１流路２ａと、第２ポート３２と連通する第２流路２ｂが設けられている。第１流路２ａおよび第２流路２ｂはバルブカバー２１の外周面または後面に開口し、これらの開口が外部接続ポートを形成する。上述したように液圧回転機械１は一方向に回転する液圧ポンプであるため、第１流路２ａが吸入路であり、第２流路２ｂが吐出路である。すなわち、第２流路２ｂの圧力は、第１流路２ａの圧力よりも高い。
【0018】
シリンダブロック４は、回転軸１１に固定されており、回転軸１１と共に回転することでバルブプレート３と摺動する。シリンダブロック４には、回転軸１１の周囲に、前向きに開口する複数のシリンダボア４１が設けられている。これらのシリンダボア４１には、複数のピストン６１がそれぞれ挿入されている。これにより、ピストン６１がシリンダブロック４に摺動可能に保持される。
【0019】
また、シリンダブロック４には、各シリンダボア４１からバルブプレート３に至るシリンダポート４２が設けられている。これらのシリンダポート４２のうちのいくつかが第１ポート３１と連通し、別のいくつかが第２ポート３２と連通する。例えば、シリンダボア４１およびシリンダポート４２の数が９つの場合、シリンダブロック４の回転位置によって４つまたは５つのシリンダポート４２が第１ポート３１または第２ポート３２と連通する。
【0020】
ピストン６１の頭部には、複数のシュー６２がそれぞれ取り付けられている。本実施形態では、シュー６２が、斜板５に取り付けられた環状のシュープレート６３を介して斜板５と摺動する。ただし、シュープレート６３が省略されて、シュー６２が斜板５と直接的に摺動してもよい。シュー６２は、シュープレート６３に接触した状態が維持されるように、押え板６４によって押えられている。
【0021】
斜板５は、ケーシング本体２２の前壁２３に設けられた支持台１４によって、左右方向に延びる揺動軸回りに揺動可能に支持されている。斜板５の角度はサーボピストン７によって変更され、サーボピストン７は、ケーシング本体２２の天井壁２５に摺動可能に保持されている。
【0022】
より詳しくは、斜板５は、回転軸１１に貫通される本体部５０と、本体部５０から上向きに突出する操作部５１を含む。本実施形態では、操作部５１に、サーボピストン７の先端部７１がピン５２を介して連結されている。
【0023】
ただし、サーボピストン７は必ずしも斜板５の操作部５１に連結される必要はない。例えば、サーボピストン７が斜板５の操作部５１に後方から当接し、操作部５１が、当該操作部５１とケーシング本体２２の前壁２３との間に配置されたスプリングによって後ろ向きに付勢されてもよい。
【0024】
ケーシング本体２２の天井壁２５には、サーボピストン７が挿入される保持穴２６が設けられている。本実施形態では、保持穴２６が、ケーシング２の内部空間に対する開口を形成する第１ガイド部２７と、第１ガイド部２７に対して斜板５と反対側に位置する第２ガイド部２８を含む。第２ガイド部２８の直径は、第１ガイド部２７の直径よりも小さい。
【0025】
一方、サーボピストン７は、上述した先端部７１に隣接する、第１ガイド部２７に摺動可能に保持される第１摺動部７２と、第２ガイド部２８に摺動可能に保持される第２摺動部７３を含む。つまり、第１摺動部７２の直径は第１ガイド部２７の直径とほぼ等しく、第２摺動部７３の直径は第２ガイド部２８の直径とほぼ等しい。
【0026】
そして、第１摺動部７２の第２摺動部７３側の環状の端面と、保持穴２６における第１ガイド部２７と第２ガイド部２８との間の段差部との間に、補助圧力室９１が形成されている。この補助圧力室９１は、サーボピストン７を斜板５に向かって押圧するためのものである。
【0027】
ケーシング本体２２およびバルブカバー２１には、第２流路２ｂから分岐して補助圧力室９１に至る導入路２ｃが設けられている。本実施形態では、上述したように第２流路２ｂが吐出路であるので、導入路２ｃは、吐出路から補助圧力室９１へ作動液を導入する。
【0028】
導入路２ｃには、補助圧力室９１の圧力を設定する電磁比例弁９２が設けられている。本実施形態では、電磁比例弁９２が液圧ポンプの吐出圧力を設定圧まで減圧する減圧弁として機能する。図例では、電磁比例弁９２が指令電流と二次圧が負の相関を示す逆比例型であるが、電磁比例弁９２は指令電流と二次圧が正の相関を示す正比例型であってもよい。
【0029】
ケーシング本体２２の天井壁２５には、サーボピストン７を駆動する電動アクチュエータ８が取り付けられている。電動アクチュエータ８は、サーボピストン７の軸方向に沿って延びるねじ軸８４と、ねじ軸８４と螺合するナット８３と、ねじ軸８４を回転させる電動モータ８６を含む。
【0030】
さらに、電動アクチュエータ８は、サーボピストン７と連結されるとともにナット８３が固定された中空のロッド８２と、ロッド８２をサーボピストン７の軸方向に摺動可能に保持する筒状のハウジング８５を含む。ハウジング８５はケーシング本体２２の天井壁２５に固定され、このハウジング８５に電動モータ８６が取り付けられている。
【0031】
本実施形態では、ロッド８２がユニバーサルジョイントを介してサーボピストン７と連結されている。具体的には、ロッド８２の前端にスロットが設けられており、このスロットにボール８１が保持されている。一方、サーボピストン７の第２摺動部７３には、そのスロット内に挿入される板状の突起７４が設けられており、この突起７４にボール８１と嵌合する穴が設けられている。
【0032】
ただし、本実施形態とは逆に、サーボピストン７の第２摺動部７３にボール８１を保持するスロットが設けられ、ロッド８２の前端にスロット内に挿入される突起７４が設けられてもよい。あるいは、ロッド８２は、ユニバーサルジョイント以外のジョイント（例えば、ボールジョイントや球面ジョイントなど）によりサーボピストン７と連結されてもよい。
【0033】
電動モータ８６は、制御装置１５によって制御される。制御装置１５は、電動モータ８６の回転角度を検出する回転角度センサ１６と電気的に接続されている。例えば、回転角度センサ１６は、レゾルバやロータリエンコーダなどである。制御装置１５には、斜板５の角度である傾転角を決定するための情報が入力される。制御装置１５は、回転角度センサ１６で検出される電動モータ８６の回転角度が、入力される情報に応じた所定値に保たれるように、電動モータ８６へ送給する電流を調整する。
【0034】
例えば、液圧ポンプである液圧回転機械１が制御弁を介して液圧アクチュエータへ作動液を供給し、その制御弁を作動させるための操作装置が設けられる場合、操作装置の操作量が制御装置１５に入力され、制御装置１５は操作装置の操作量が大きくなるほど液圧ポンプの傾倒角を大きくする。
【0035】
制御装置１５に関し、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。
【0036】
さらに、本実施形態では、制御装置１５が、調整された電流の波形に基づいて回転軸１１の回転数を算出するとともに、図３に示すマップを使用して液圧ポンプの吐出圧力を決定する。
【0037】
回転軸１１の回転数Ｎ［ｒｐｍ］の算出に関しては、図２に示すように、制御装置１５は、調整された電流の波形から、所定時間Ｔ［ｓ］における電流の振動回数Ｋを求め、この振動回数Ｋおよびピストン６１の本数Ｚを使用して以下の式により回転軸１１の回転数Ｎを算出する。例えば、所定時間Ｔは０．１～０．５ｓである。
Ｎ＝Ｋ／２×１／Ｚ×１／Ｔ×６０
Ｎ＝Ｋ／２×１／Ｚ×１／Ｔ×６０
【0038】
本実施形態では液圧回転機械１が液圧ポンプであるので、斜板５には、シリンダブロック４内の高圧によってサーボピストン７を押圧するようなモーメントが作用する。また、このモーメントは、シリンダブロック４とバルブプレート３の相対位置関係（本実施形態では、シリンダブロック４のシリンダポート４２と、バルブプレート３の吐出ポートである第２ポート３２の連通の切り換わり）によって微小に変化する。このため、電動モータ８６の回転角度を所定値に保つように調整される電流は振動し、その振動数は回転軸１１の回転数と相関関係がある。従って、調整された電流の波形に基づいて回転軸１１の回転数を算出することで、回転数計を用いることなく回転軸１１の回転数を検出することができる。
【0039】
また、本実施形態では、補助圧力室９１に比較的に圧力の高い作動液が導入され、その圧力によってサーボピストン７が斜板５に向かって押圧される。従って、電動アクチュエータ８が小さな推進力でサーボピストン７を前進させることができる。
【0040】
液圧ポンプの吐出圧力の決定に関しては、制御装置１５には、図３に示す、液圧ポンプの吐出圧力と、斜板５の角度である傾転角と、回転軸１１の回転数と、電動モータ８６の電流値との関係を定めたマップが予め格納されている。液圧ポンプの吐出圧力と各パラメータとの関係としては、吐出圧力が高くなると電動モータ８６の電流値が高くなり、傾転角が大きくなると吐出圧力に対して電動モータ８６の電流値が小さくなり、回転軸１１の回転数が高くなると吐出圧力に対して電動モータ８６の電流値が大きくなる。
【0041】
図３に示すマップは、液圧ポンプである液圧回転機械１に対して事前に性能確認試験を行うことで得ることができる。なお、図３では、電動モータ８６の電流値と液圧ポンプの吐出圧力との関係が直線で表されているが、その関係は曲線で表されてもよい。
【0042】
制御装置１５は、図３に示すマップを使用して、回転角度センサ１６で検出される電動モータ８６の回転角度を換算した傾転角、算出した回転数、及び調整された電流の平均値に対応する液圧ポンプの吐出圧力を決定する。
【0043】
液圧ポンプの吐出圧力は、斜板５の角度である傾転角、回転軸１１の回転数、および電動モータ８６の電流値と相関関係がある。従って、それらの関係を定めたマップを使用することで、圧力計を用いることなく液圧ポンプの吐出圧力を検出することができる。
【0044】
（変形例）
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【0045】
例えば、液圧回転機械１は両方向に回転する液圧ポンプであってもよい。この場合、図４に示す変形例の液圧回転機械１Ａのように、導入路２ｃは、高圧選択弁９３を介して第１流路２ａと第２流路２ｂの双方と接続される。この構成でも、導入路２ｃは、第１流路２ａと第２流路２ｂのうちの圧力の高い方である吐出路から補助圧力室９１へ作動液を導入する。
【0046】
あるいは、液圧回転機械１は両方向に回転する液圧モータであってもよい。この場合、回転方向によって、第１流路２ａと第２流路２ｂのどちらか一方が流入路、他方が流出路となり、第１ポート３１と第２ポート３２のどちらか一方が流入ポート、他方が流出ポートとなる。
【0047】
液圧回転機械１が液圧モータである場合、シリンダブロック４内の高圧によって斜板５にサーボピストン７を引き抜くようなモーメントが作用する。この場合でも前記実施形態と同様に、そのモーメントが、シリンダブロック４とバルブプレート３の相対位置関係（シリンダブロック４のシリンダポート４２と、バルブプレート３の流入ポートの連通の切り換わり）によって微小に変化する。このため、電動モータ８６の回転角度を所定値に保つように調整される電流は振動し、その振動数は回転軸１１の回転数と相関関係がある。従って、調整された電流の波形に基づいて回転軸１１の回転数を算出することで、回転数計を用いることなく回転軸１１の回転数を検出することができる。
【0048】
また、液圧ポンプの吐出圧力の決定に関しては、液圧ポンプを駆動する原動機の回転数が回転軸１１の回転数として制御装置１５に入力され、制御装置１５が、算出した回転数の代わりに入力された回転数を使用して液圧ポンプの吐出圧力を決定してもよい。
【0049】
（まとめ）
本開示は、一つの側面から、回転軸と、前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて前記回転軸の回転数を算出する、液圧回転機械を提供する。
本開示は、一つの側面から、回転軸と、前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、調整された電流の波形に基づいて前記回転軸の回転数を算出する、液圧回転機械を提供する。
【0050】
液圧回転機械が液圧ポンプである場合は、シリンダブロック内の高圧によって斜板にサーボピストンを押圧するようなモーメントが作用し、液圧回転機械が液圧モータである場合は、シリンダブロック内の高圧によって斜板にサーボピストンを引き抜くようなモーメントが作用する。また、このモーメントは、シリンダブロックとバルブプレートの相対位置関係（液圧回転機械が液圧ポンプである場合、シリンダブロックに設けられるシリンダポートと、バルブプレートの吐出ポートとの連通の切り換わり）によって微小に変化する。このため、電動モータの回転角度を所定値に保つように調整される電流は振動し、その振動数は回転軸の回転数と相関関係がある。従って、調整された電流の波形に基づいて回転軸の回転数を算出することで、回転数計を用いることなく回転軸の回転数を検出することができる。
【0051】
例えば、前記制御装置は、調整された電流の波形から、所定時間における電流の振動回数を求め、この振動回数を使用して前記回転軸の回転数を算出してもよい。
【0052】
前記液圧回転機械は液圧ポンプであり、上記の液圧回転機械は、前記ケーシングに収容され、前記シリンダブロックと摺動する、互いに反対向きの円弧状の第１ポートおよび第２ポートを含むバルブプレートをさらに備え、前記ケーシングは、前記サーボピストンを前記斜板に向かって押圧するための補助圧力室と、前記第１ポートと連通する第１流路と、前記第２ポートと連通する第２流路と、前記第１流路と前記第２流路のうちの圧力の高い方である吐出路から前記補助圧力室へ作動液を導入する導入路を含んでもよい。この構成によれば、補助圧力室には比較的に圧力の高い作動液が導入され、その圧力によってサーボピストンが斜板に向かって押圧される。従って、電動アクチュエータが小さな推進力でサーボピストンを前進させることができる。
【0053】
前記液圧回転機械は液圧ポンプであり、前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、算出した回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定してもよい。液圧ポンプの吐出圧力は、斜板の角度である傾転角、回転軸の回転数、および電動モータの電流値と相関関係がある。従って、それらの関係を定めたマップを使用することで、圧力計を用いることなく液圧ポンプの吐出圧力を検出することができる。
【0054】
また、本開示は、別の側面から、液圧ポンプであって、回転軸と、前記回転軸に固定され、複数のピストンを摺動可能に保持するシリンダブロックと、前記複数のピストンの頭部に取り付けられたシューと摺動する斜板と、前記斜板の角度を変更するサーボピストンと、前記シリンダブロックおよび前記斜板を収容するとともに、前記サーボピストンを摺動可能に保持するケーシングと、前記ケーシングに取り付けられて前記サーボピストンを駆動する電動アクチュエータであって、前記サーボピストンの軸方向に沿って延びるねじ軸、前記ねじ軸と螺合するナットおよび前記ねじ軸を回転させる電動モータを含む電動アクチュエータと、前記電動モータの回転角度を検出する回転角度センサと、前記電動モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度が所定値に保たれるように前記電動モータへ送給する電流を調整し、前記制御装置には、前記液圧ポンプの吐出圧力と、前記斜板の角度である傾転角と、前記回転軸の回転数と、前記電動モータの電流値との関係を定めたマップが予め格納されており、前記制御装置は、前記マップを使用して、前記回転角度センサで検出される前記電動モータの回転角度を換算した傾転角、前記回転軸の回転数、及び調整された電流の平均値に対応する前記液圧ポンプの吐出圧力を決定する、液圧ポンプを提供する。
【0055】
液圧ポンプの吐出圧力は、斜板の角度である傾転角、回転軸の回転数、および電動モータの電流値と相関関係がある。従って、それらの関係を定めたマップを使用することで、圧力計を用いることなく液圧ポンプの吐出圧力を検出することができる。
【符号の説明】
【0056】
１，１Ａ 液圧回転機械（液圧ポンプ）
１１ 回転軸
１５ 制御装置
１６ 回転角度センサ
２ ケーシング
２ａ 第１流路
２ｂ 第２流路
２ｃ 導入路
３ バルブプレート
３１ 第１ポート
３２ 第２ポート
４ シリンダブロック
５ 斜板
６１ ピストン
６２ シュー
７ サーボピストン
８ 電動アクチュエータ
８３ ナット
８４ ねじ軸
８６ 電動モータ
９１ 補助圧力室
１１ 回転軸
１５ 制御装置
１６ 回転角度センサ
２ ケーシング
２ａ 第１流路
２ｂ 第２流路
２ｃ 導入路
３ バルブプレート
３１ 第１ポート
３２ 第２ポート
４ シリンダブロック
５ 斜板
６１ ピストン
６２ シュー
７ サーボピストン
８ 電動アクチュエータ
８３ ナット
８４ ねじ軸
８６ 電動モータ
９１ 補助圧力室
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】